Cos’è la correnteIsolanti e conduttori

La resistenza elettricaEnergia associata

ad una corrente

Effetti della corrente sul corpo umano Come funziona…

Come dice la parola stessa,Come dice la parola stessa, correntecorrente

e' qualcosa che scorre, che fluisce. e' qualcosa che scorre, che fluisce. La corrente elettrica e' un flusso di cariche elettriche La corrente elettrica e' un flusso di cariche elettriche

che può aver luogo all'interno di alcuni materiali. che può aver luogo all'interno di alcuni materiali.

LaLa causa di questo moto di carichecausa di questo moto di cariche

Definiamo la correnteDefiniamo la corrente

Se il Se il livello Alivello A nel primo serbatoio è identico al nel primo serbatoio è identico al livello Blivello B del secondo, non si ottiene alcun movimento, mentre una del secondo, non si ottiene alcun movimento, mentre una

differente altezza provoca il passaggio di acqua dal differente altezza provoca il passaggio di acqua dal serbatoio col livello più alto a quello col livello più basso. serbatoio col livello più alto a quello col livello più basso.

Quindi per ottenere il movimento si ha bisogno di una Quindi per ottenere il movimento si ha bisogno di una differenzadifferenza di altezza. di altezza.

Immaginiamo due serbatoi di acqua collegati tra loro da un Immaginiamo due serbatoi di acqua collegati tra loro da un condottocondotto

Questa differenza di potenziale genera un campo Questa differenza di potenziale genera un campo elettrico e quindi le cariche si muovono sotto elettrico e quindi le cariche si muovono sotto l’azione della forza di Coulomb; nel verso del l’azione della forza di Coulomb; nel verso del campo se sono positive, nel verso opposto se campo se sono positive, nel verso opposto se

negativenegative

Negli impianti elettrici al posto del tubo abbiamo Negli impianti elettrici al posto del tubo abbiamo il il cavo elettricocavo elettrico e al posto dell'acqua abbiamo la e al posto dell'acqua abbiamo la

corrente elettricacorrente elettrica. La differenza non è più di . La differenza non è più di altezza, ma di altezza, ma di potenziale elettricopotenziale elettrico. .

E nei comuni fili dell’impianto elettrico?

I fili elettrici sono fatti di un metallo, il rame; I fili elettrici sono fatti di un metallo, il rame; in tutti i metalli le cariche che sono libere di in tutti i metalli le cariche che sono libere di muoversi e che creano quindi corrente sono muoversi e che creano quindi corrente sono

gli gli elettronielettroni, cioè le cariche negative, cioè le cariche negative

E

La struttura di un metalloLa struttura di un metallo

e' la misura della quantità di carica chee' la misura della quantità di carica che

passa attraverso una data superficie in passa attraverso una data superficie in un certo periodo di tempoun certo periodo di tempo

dove I sta per corrente e dove I sta per corrente e q sta per le cariche che passano q sta per le cariche che passano attraverso una porzione del conduttore nel tempo attraverso una porzione del conduttore nel tempo t. t.

Δt

ΔqI

tt

Tutti i materiali sono attraversati da corrente?

Intensità di corrente elettrica:Intensità di corrente elettrica:

Non sempre c'è il passaggio di corrente elettrica Non sempre c'è il passaggio di corrente elettrica

Conduttori:Conduttori: per loro natura, alcuni materiali si fanno per loro natura, alcuni materiali si fanno attraversare facilmente dalla corrente poiché attraversare facilmente dalla corrente poiché hanno a disposizione cariche libere di hanno a disposizione cariche libere di muoversi (oro, argento, rame, altri metalli, i muoversi (oro, argento, rame, altri metalli, i tessuti organici…!); tessuti organici…!); Isolanti: Isolanti: altri, invece, hanno una struttura tale da altri, invece, hanno una struttura tale da impedire questo movimento (legno, plastica, impedire questo movimento (legno, plastica, gomma…).gomma…).Semiconduttori: Semiconduttori: una via di mezzo; in determinate condizioni una via di mezzo; in determinate condizioni possono diventare buoni conduttori, in altre possono diventare buoni conduttori, in altre ottimi isolanti (sono utilizzati molto in ottimi isolanti (sono utilizzati molto in microelettronica) microelettronica)

C’è qualche relazione tra resistenza e corrente?C’è qualche relazione tra resistenza e corrente?

Vediamo cosa succede quando un conduttore è Vediamo cosa succede quando un conduttore è attraversato da correnteattraversato da corrente

La conduzione nei metalliLa conduzione nei metalli

Quando all'interno di un conduttore elettrico circola Quando all'interno di un conduttore elettrico circola corrente gli elettroni sono ostacolati e deviati dal loro corrente gli elettroni sono ostacolati e deviati dal loro percorso originario, perché circolando vanno a urtare percorso originario, perché circolando vanno a urtare

contro le altre particelle. contro le altre particelle.

Il fenomeno si chiamaIl fenomeno si chiama

resistenza elettricaresistenza elettrica

perché il conduttore “resiste” al passaggio della perché il conduttore “resiste” al passaggio della correntecorrente

La 1La 1aa legge di Ohm legge di Ohm

IRV La costante R è la resistenza elettrica. Si misura in Ohm ()

1A

V11 Da cosa dipende R?Da cosa dipende R?

Facciamo un esercizioFacciamo un esercizio

Da cosa dipende RDa cosa dipende R       La resistenza elettrica aumenta con l'aumentare della La resistenza elettrica aumenta con l'aumentare della

lunghezza dei conduttori (in quando aumentano gli urti lunghezza dei conduttori (in quando aumentano gli urti

che ostacolano il passaggio di corrente);che ostacolano il passaggio di corrente);         Diminuisce con l'aumentare della sezione;Diminuisce con l'aumentare della sezione;         È funzione del materiale di cui è costituito(questa È funzione del materiale di cui è costituito(questa

dipendenza è la dipendenza è la resistivitàresistività).).

s

lR

Dove Dove è la resistività, è la resistività, ll la lunghezza e la lunghezza e ss la la sezione del conduttoresezione del conduttore

22aa Legge di Ohm Legge di Ohm dipende dalla dipende dalla

temperaturatemperatura

L’effetto JouleL’effetto Joule

L’energia associata ad una correnteL’energia associata ad una corrente

Perché la corrente è così utile?Perché la corrente è così utile?Essa può facilmente essere convertita in Essa può facilmente essere convertita in

altre forme di energia, in particolare altre forme di energia, in particolare energia termica (calore).energia termica (calore).

La potenza elettricaLa potenza elettrica

Una lampadina, la resistenza della Una lampadina, la resistenza della stufa elettrica, al passaggio della stufa elettrica, al passaggio della corrente non solo si scaldano ma corrente non solo si scaldano ma emettono luceemettono luce;; in generale un corpo qualsiasi, in generale un corpo qualsiasi, raggiunta una certa temperatura, raggiunta una certa temperatura, emette luce visibile.emette luce visibile.In realtà anche a temperatura ambiente In realtà anche a temperatura ambiente emette “luce”, ma noi non possiamo emette “luce”, ma noi non possiamo vederla perché si tratta di radiazione vederla perché si tratta di radiazione infrarossa che l’occhio non è in grado di infrarossa che l’occhio non è in grado di rilevarerilevare

Non solo calore, ma anche luce!Non solo calore, ma anche luce!

Come funziona….Come funziona….Una comune lampada ad incandescenzaUna comune lampada ad incandescenza

Le prime lampadineLe prime lampadine

Il rendimento di una Il rendimento di una lampadina comune è lampadina comune è

piuttosto basso: appena il piuttosto basso: appena il 5%!;5%!;

il resto dell’energia è il resto dell’energia è dissipata sotto forma di dissipata sotto forma di

calorecalore

Come possiamo Come possiamo ottenere lampadine di ottenere lampadine di diversa luminosità?diversa luminosità?

Le prime lampadineLe prime lampadine

Lampade di Edison a filamento di carbone -1881 - 1882 - 1884 -

Lampada ad arco di Serrin. Lampada di W.de La Rue (1820).

La potenza elettricaLa potenza elettrica

Calcoliamo quanta energia elettrica si trasforma ogni Calcoliamo quanta energia elettrica si trasforma ogni secondo in altre forme di energia.secondo in altre forme di energia.

VIP Per la legge di Ohm RIP 2Quanta corrente Quanta corrente

passa in una passa in una lampadina da lampadina da 100W di casa 100W di casa

nostra?nostra?

t

LP

VqL

Ricordiamo cheRicordiamo che

Quali sono Quali sono secondo voi gli secondo voi gli

elettrodomestici elettrodomestici che consumano che consumano

di più?di più?

L’effetto JouleL’effetto Joule

È il fenomeno per cui il passaggio di corrente È il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore è accompagnato elettrica attraverso un conduttore è accompagnato

dallo sviluppo di calore. dallo sviluppo di calore.

Vediamo come avviene!Vediamo come avviene!

L’effetto joule è il principio L’effetto joule è il principio di funzionamento di molti di funzionamento di molti

elettrodomesticielettrodomestici

L’effetto Joule-appletL’effetto Joule-applet

Alcuni elettrodomesticiAlcuni elettrodomesticiQuando in un apparecchio elettrico si richiede che la Quando in un apparecchio elettrico si richiede che la

percentuale di energia elettrica convertita in calore sia percentuale di energia elettrica convertita in calore sia molto alta, occorreràmolto alta, occorrerà aumentare il più possibile la aumentare il più possibile la

resistenzaresistenza dell'apparecchio.dell'apparecchio.

Stufa elettricaStufa elettrica Ferro da stiroFerro da stiroScaldinoScaldino

FornoFornoLavatriceLavatrice RIP 2Perciò aumenta la potenza…e quindi il consumo di energia!Perciò aumenta la potenza…e quindi il consumo di energia!

Il KilowattoraIl Kilowattora

I consumi di energia elettrica sono espressi non in I consumi di energia elettrica sono espressi non in Joule, ma in Joule, ma in kilowattora (kWh).kilowattora (kWh).

Definiamolo: Definiamolo: 1 kilowattora è l’energia assorbita nell’intervallo 1 kilowattora è l’energia assorbita nell’intervallo di tempo di un’ora da un dispositivo che impiega di tempo di un’ora da un dispositivo che impiega

la potenza di 1000Wla potenza di 1000W

1 kWh = 1000 W x 3600 s = 3.6 x 101 kWh = 1000 W x 3600 s = 3.6 x 106 6 JJ

Quanto consuma una lavatrice Quanto consuma una lavatrice se durante il ciclo di lavaggio se durante il ciclo di lavaggio

scalda l’acqua per un’ora?scalda l’acqua per un’ora?(supponi la potenza P=2.0 kW)(supponi la potenza P=2.0 kW)

Quanti kWh consumi se dimentichi Quanti kWh consumi se dimentichi accesa una lampadina da 100W per accesa una lampadina da 100W per

una notte intera?una notte intera?

La resistività dipende dalla La resistività dipende dalla temperaturatemperatura

Alcuni effetti della corrente sul corpo Alcuni effetti della corrente sul corpo umanoumano

L'organismo umano è un conduttore di tipo ionico, non vi L'organismo umano è un conduttore di tipo ionico, non vi è cioè una migrazione elettronica (metalli), ma gli ioni è cioè una migrazione elettronica (metalli), ma gli ioni positivi e negativi si spostano verso l'elettrodo di segno positivi e negativi si spostano verso l'elettrodo di segno contrario.contrario.La resistenza alle correnti elettriche del corpo umano La resistenza alle correnti elettriche del corpo umano risiede principalmente nella cute, perchè le cellule risiede principalmente nella cute, perchè le cellule cheratinizzate ed asciutte dello strato corneo sono cattive cheratinizzate ed asciutte dello strato corneo sono cattive conduttrici. In base allo spessore dello strato corneo la conduttrici. In base allo spessore dello strato corneo la resistenza cutanea varia da resistenza cutanea varia da 16.00016.000 aa 100.000 ohms100.000 ohms. La . La cute sudata o bagnata perde la maggior parte della cute sudata o bagnata perde la maggior parte della resistenza, che si riduce a 1.000 ohms. Il corpo immerso resistenza, che si riduce a 1.000 ohms. Il corpo immerso nell'acqua raggiunge valori di 500 ohms che è nell'acqua raggiunge valori di 500 ohms che è sovrapponibile alla resistenza interna.sovrapponibile alla resistenza interna.

Effetti generali.Effetti generali.Dipendono da due meccanismi elementari:Dipendono da due meccanismi elementari:• il fenomeno della il fenomeno della polarizzazione elettroliticapolarizzazione elettrolitica; causa una ; causa una depolarizzazione cellulare con attivazione nervosa o depolarizzazione cellulare con attivazione nervosa o muscolare, una disposizione delle cellule e dei nuclei muscolare, una disposizione delle cellule e dei nuclei secondo linee rette o curve, una denaturazione proteica per secondo linee rette o curve, una denaturazione proteica per stiramenti molecolari e rottura di legami covalenti; stiramenti molecolari e rottura di legami covalenti; • l'l'effetto Jouleeffetto Joule:: determina la produzione di calore nei determina la produzione di calore nei tessuti attraversati dalla corrente e causa ustioni.tessuti attraversati dalla corrente e causa ustioni.

Come si può prendere la scossaCome si può prendere la scossa Contatto direttoContatto diretto: può verificarsi inserendo una : può verificarsi inserendo una

spina o aprendo una presa;spina o aprendo una presa; Contatto indirettoContatto indiretto: è causato da un difetto di : è causato da un difetto di

isolamento, cioè dalla rottura dell’involucro isolamento, cioè dalla rottura dell’involucro isolante che ricopre i fili in tensione.Se l’apparato isolante che ricopre i fili in tensione.Se l’apparato ha un rivestimento metallico (una lavatrice), esso ha un rivestimento metallico (una lavatrice), esso acquista una d.d.p. rispetto al suolo. La persona acquista una d.d.p. rispetto al suolo. La persona che lo tocca mette in contatto il rivestimento con il che lo tocca mette in contatto il rivestimento con il terreno ed è attaversata dalla corrente.terreno ed è attaversata dalla corrente.